Способ подачи топлива в камеру сгорания дизеля
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Использование: двигателестроение, а также при конструировании и модернизации топливных насосов высокого давления дизелей для совершенствования процесса их работы. Целью изобретения является повышение эффективности впрыскивания топлива . Сущность изобретения: при подаче топлива в полость перед иглой форсунки двумя порциями с различными давлениями первая порция пплива подается в полость перед иглой форсунки под давлением, меньшим давления подъема иглы форсунки. 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 4916616/06 (22) 04.03.91 (46) 23.01,93. Бюл. N 3 (71) Челябинский государственный технический университет (72) Е,А.Лазарев, B.Ã.ÇàñëoíoB, Е.Г,Пономарев и J1.Н.Басистый (73) Е.А.Лазарев, B.Ã.Çàñëîíîâ, Е.Г.Пономарев и Л.Н.Басистый (56) Патент США N 2537087, кл. F 02 M
45/00, опубл. в январе 1951. (54) СПОСОБ ПОДАЧИ ТОПЛИВА В КАМЕРУ СГОРАНИЯ ДИЗЕЛЯ
Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, в частности к топливовпрыскивающей аппаратуредля двигателей внутреннего сгорания, и может быть использовано при конструировании топливных насосов высокого давления и организации процесса их работы, Известны способы подачи топлива в камеру сгорания дизеля, в которых топливо подается в нагнетательный топливопровод под давлением, вызывающем подъем иглы распылителя, а после окончания процесса впрыскивания остаточное давление сбрасывается путем перепускания топлива через нагнетательный клапан насоса в надплунжерную полость, (см, например, Астахов
И.В. и др. "Подача и распыливание топлива в дизеля:", М.. 1972, стр. 11-16).
Известно также, что форсирование двигателей по мощности, вызывая увеличение цикловых подач топлива, сопровождается при применении известного способа увели„„. Ы„„1790696 А3 (57) Использование: двигателестроение, а также при конструировании и модернизации топливных насосов высокого давления дизелей для совершенствования процесса их работы. Целью изобретения является повышение эффективности впрыскивания топлива. Сущность изобретения: при подаче топлива в полость перед иглой форсунки двумя порциями с различными давлениями первая порция -оплива подается в полость перед иглой форс нки под давлением, меньшим давления подъема иглы форсунки. 4 ил. чением продолжительности впрыскивания, Существует оптимальное для выбранного способа смесеобразования и сгорания значение продолжительности впрыскивания, обеспечивающие достаточную экономичность дизеля при удовлетворительной динамике рабочего цикла. Увеличение при дальнейшем форсировании дизеля продолжительности впрыскивания сверх оптимальных значений приводит к существенному затягиванию процесса сгорания во времени и как следствие, ухудшению экономических и экологических показателей дизеля. Снижение при этом полноты сгорания при этом приводит к повышенным топливным потерям и дымности отработавших газов. Сокращение продолжительности процесса впрыскивания топлива может достигаться различными способами системы, например, увеличением диаметра плунжера и сопловых отверстий распылителя, увеличением скорости движения плунжера, уменьшением внутI
|с,С) î (10
IQ
1 () (л) 1790696
55 реннего диаметра и длины нагнетательного трубопровода, применением аккумулирующих устройств и т.д. (см. например, Балакин
В.И, и др. "Топливная аппаратура быстроходных дизелей).
Эффективным способом повышения давления и сокращения продолжительности впрыскивания является использование энергии отсечной волны после отсечки подачи топлива для гидродогружения иглы распылителя (см, например, положительное решение от 30 мая 1989 г. по заявке
М 4610203/25-06 от 25.XI.1988 r,), Недостатком этого способа является сложность конструкции из-за наличия дополнительных устройств в виде перепускных и запирающих клапанов, дополнительного топливопровода высокого давления, повышенная себестоимость.
Известен способ подачи в камеру сгорания дизеля основной и дополнительной порции топлива, например, посредством дополнительного выступа на профиле кулачка топливного насоса. Дополнительная порция топлива подается в начале такта всасывания, Целью предполагаемого изобретения является повышение эффективности впрыскивания путем увеличения давления и сокращения продолжительности впрыскивания при повышении экономичности и улучшения экологических показателей двигателя без существенного усложнения топливной аппаратуры.
Указанная цель достигается тем, что начальная первая порция топлива подается в нагнетательный топливопровод дополнительным кулачком с меньшим выступом под давлением меньшим необходимого для подъема иглы распылителя, последующая., основная вторая порция топлива — подается основным кулачком с большим выступом под давлением, вызывающим подъем иглы распылителя, На фиг, 1 представлена конструктивная схема для реализации способа подачи топлива в цилиндр дизеля и осциллограммы изменения давления в нагнетательном топливЬпроводе при использовании предлагаемого способа, а также осциллограмма подъема иглы форсунки; на фиг. 2 — па раметры процесса впрыскивания топлива при использовании известного и предлагаемого способа подачи топлива; на фиг. 3 — сравнительные нагрузочные характеристики, полученные на двигателе Д-160 трактора Т-130 (ПО ЧТЗ) при Ре=8,5 кг/см и n=1250 при использовании известного и предлагаемого способа подачи топлива; на фиг. 4 — сравнительная внешняя скоростная характеристи5
50 ка двигателя Д-160 размерности 4 ЧН
14,5/20,5 при использовании известного и предлагаемого способа подачи топлива.
Особенностью конструктивной схемы для реализации предлагаемого способа подачи топлива является наличие дополнительного меньшего выступа 1 на профиле кулачка вала топливного насоса высокого давления (ТНВД) для создания повышенного начального давления в нагнетательном топливопроводе перед подачей основной порции топлива. Основная вторая порция топлива подается основным кулачком 2 с большим выступом. Таким образом, кулачок вала ТН ВД имеет два выступа, обеспечивающими двойной подъем плунжера: один из них подает топливо в нагнетательный топливопровод не допуская при этом подъема иглы распылителя, другой осуществляет прыскивание топлива в цилиндр.
Величина активного хода плунжера при дополнительном его подъеме кулачком 1 меньшего выступа обуславливает уровень начального давления в нагнетательном топливопроводе и выбирается из условия ограничивающего давление топлива моментом подъема иглы распылителя, Начало подъема иглы распылителя происходит при превышении давления затяжки пружины иглы распылителя.
Конструктивные параметры дополнительного выступа кулачка вала ТНВД выбирались с учетом расчетных и экспериментальных данных, Способ осуществляется следующим образом.
При начале поступательного движения плунжера при набегании дополнительного кулачка 1 с меньшим выступом на толкатель
ТНВД в нагнетательный топливопровод подается первая порция топлива под давлением меньшим необходимого для подъема иглы распылителя. При этом создается повышенное начальное давление в нагнетательном топливопроводе (фиг. 1).
Последующая основная вторая порция топлива подается основным кулачком 2 с большим выступом под давлением вызывающим подъем иглы распылителя и впрыскивается в камеру сгорания дизеля при увеличенном максимальном давлении впрыскивания.
Как известно, создание повышенного начального давления в нагнетательном топливопроводе перед каждым процессом впрыскивания способствует увеличению максимального давления и сокращению продолжительности впрыскивания, что улучшает качество распыливания и смесеобразования и, как следствие, повышается
1790696
45 экономичность и улучшаются экологические показатели, На фиг. 2 показаны параметры процесса впрыскивания при использовании известного и предлагаемого способа подачи топлива. При набегании дополнительного меньшего выступа кулачка на толкатель в нагнетательном топливопроводе давление повышается до величины Р ь=5,0 МПа, не вызывая подъема иглы распылителя, а при набегании основного кулачка с большим выступом, происходит дальнейшее повышение давления до величины Рф=35,0 МПа, вызывающее подъем иглы распылителя форсунки, пружина которой отрегулирована на давление топлива 21,0 МПа и начинается впрыскивание топлива, Продолжительность впрыскивания при Pe=0,85 МПа cGкращается с 32 до 23 град. п.к.в, т.е, на 9 град. п.к,в. (28%).
Проведенные на двигателе Д-160 (4 ЧН
14,5/20,5) трактора Т-130 (ПО ЧТЗ) сравнительные исследования показали, что применение предлагаемого способа подачи топлива приводит к повышению давления топлива перед форсункой перед впрыском через нее топлива, что позволяет повысить максимальное давление впрыскивания, приводит к более качественному распыливанию топлива so всех диапазонах нагрузочных и скоростных режимов работы двигателя и, тем самым, повысить экономичность работы дизеля при улучшении его характеристик, Из предложенной на фиг, 3 сравнительных нагрузочных характеристик двигателя
Д-160 видно, что применение предлагаемого способа подачи топлива дает устойчивый эффект уменьшения удельного расхода топлива ц во всем диапазоне нагрузок и особенно от средней до максимальной. Это уменьшение g< составляет не менее 5 г/л.c,÷. Соответственно и уменьшается часовой расход топлива G,,,При одинаковой мощности К,, коэффициент избытка воздуФормула изобретения
Способ подачи топлива в камеру сгорания дизеля топливным насосом высокого давления, заключающийся в том, что в полость перед иглой форсунки подаюттопливо двумя пооциями с различными давлениями, ха а несколько выше у предлагаемого способа, температура отработавших газов t< и степень дымности К ниже. Максимальное давление процесса сгорания в предлагаемом способе выше при одинаковой жесткости процесса сгорания.
Сравнение скоростных характеристик обеих способов, представленных на фиг, 4 показывает, что в предлагаемом способе на режимах, начальная от 1050 мин, разница в удельном расходе топлива становится существенной, достигая 5 г/л.с.ч. при номинальных оборотах. При одном и том же часовом расходе топлива эффективная мощность увеличивается в среднем на 10 л.с. при одинаковом коэффициенте избытка воздуха а, Максимальное давление процесса сгорания повышается незначительно, а температура отработавших газов и степень дымности значительно понижаются, При оборотах близких K режиму максимальЛ ного крутящего момента Мс равных 950 мин
1, дымность отработавших газов снижается на 20/, Предварительная оценка эффективности предлагаемого способа подачи топлива показала, что его использование на двигателе Д-160 трактора Т-130 может дать годовой экономический эффект в сумме 2,5 млн, руб.
Таким образом, технико-экономический эффект от применения предложенного технического решения заключается в том; что при незначительном конструктивном изменении кулачков вала ТН ВД повышается эффективность впрыскивания путем увеличения давления и сокращении ее продолжительности при повышении экономичности и улучшении экологических показателей двигателя.
Предлагаемый способ подачи топлива прошел испытания на развернутом дизеле, подтвердившие его высокую эффективность и надежность. отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности впрыскивания, первая порция топлива подается в полость перед иглой форсунки под давлением меньшим давления подъема иглы форсунки.
1790696
2 !
I0
0,2 !
1790696 зоо гред.
40 зо
IG л
Q P к /gzс
4 6 — с„ :;,сс-.;:..к: ." с .ы с ро2. 2
= I25O мин I
-"Л кг, 2
С 4 Г Г) с„.
"-O
6 0
500
400
300
2А0
50 т00
2IO
200
190
20
-20 л т70
„„ „,2
- "...ве..вувщии .. .:,.;.0 Подачи ойлива
< РО2.
- вредлагеиьФ сйосоо ловкачи то..лива
/l,, 0 е г/ .л.с.ч не,ч 2 кгс/см
20 / впр.
1
Р,кгс/си ,2
400
К, 30
КГС/СМ
BO л
Ю 1
Кл) фл
I..
1790696 Р м ссх к,1
50
5 . ;/..,2
700 б00
500 — -с
?с с
I с .сс — "Ъ с
A е, л.с.
Ic0
I60 т кг/час 40
I20
4е, г/э.л.с.ч.
I90
I80
Е70
900 I000 IЕI00 Е200 /7„ с — — ф
Ъ г.4
50
Редактор
Заказ 371 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 м кгс/см град б
DC
Составитель Е, Лазарев
Техред М.Моргентал Корректор д. Козориз